Ropertz, B. (Corresponding author) ; Institut für Erdöl und Organische Geochemie (Jülich, 4) ; Technische Hochschule (Aachen)

1994
Forschungszentrum Jülich Jülich

Report No.: Juel-2875

Abstract: Auf der Basis eines interdisziplinären Ansatzes wurde die Effektivität von Porennetz, Kerogennetz und Klüften bei der Migration von Erdöl in verschiedenen Erdölmuttergesteinen analysiert. Dabei sind organisch-geochemische, petrophysikalische und sedimentpetrographische Methoden an folgenden fünf in z.T. verschiedenen Reifestadien vorhandenen Erdölmuttergesteinen angewendet worden: - Lias epsilon (Unter-Toarcium); Niedersächsisches Becken (NW-Deutschland) - Bakken Shale (Mississippian); Williston Becken (USA) - La Luna Limestone (Obere Kreide); Maracaibo Becken (Venezuela) - Springhill Formation (Untere Kreide); Magallanes Becken (Argentinien) - Fischschiefer (Oligozan): ostalpines Molasse Becken (S-Deutschland/Österreich) Die Bestimmung von Menge und Zusammensetzung des organischen Materials in den Gesteinsproben erlaubte die Unterscheidung von Migrationsbahnen, Akkumulationszonen und Trägergesteinen. Ferner konnten Muttergesteine mit hoher und niedriger Expulsionseffizienz von Kohlenwasserstoffen erkannt werden. In hochgradig ölgesättigten Erdölmuttergesteinen findet während der primären Migration keine Fraktionierung von Kohlenwasserstoffen innerhalb der Stoffgruppen statt, eine bevorzugte Expulsion von gesättigten Kohlenwasserstoffen ist die Regel. Dies laßt auf einen Ölphasenfluß schließen. Bei niedriger Bitumensättigung kommt es dagegen zu einer bevorzugten Abgabe von niedrigmolekularen n-Alkanen, die als diffusionsbedingt zu betrachten ist. In den untersuchten Gesteinen waren diagenetische Umbildungsprozesse im wesentlichen vor dem Stadium der Kohlenwasserstoff-Genese und Migration abgeschlossen. Allerdings üben Ausmaß und Intensität von Zementation und Umkristallisation über die Veränderung der Geometrie des Porenraums und des Kerogennetzwerkes im Nachhinein einen deutlichen Einfluß auf die Migration und Expulsionseffizienz der Kohlenwasserstoffe aus. In besonders porösen und permeableren Bereichen des Muttergesteins wurde eine bevorzugte Abgabe oder Akkumulation von Kohlenwasserstoffen festgestellt. Dies ist ein wesentliches Indiz für eine Migration durch das Porennetzwerk. Systematische Variationen in der Bitumenzusammensetzung in Abhängigkeit vom Porenradius belegen eine deutliche Beteiligung des Makroporensystems an der Migration der Kohlenwasserstoffe. Dabei wird der Porenraum des Gesteins entsprechend seiner Größe als mehr oder weniger aufnahmefähiger "Zwischenspeicher" für Kohlenwasserstoffe genutzt. Die Effektivität einer Kerogennetzmigration konnte anhand eines Migrationsversuchs beurteilt werden. Gesättigte Kohlenwasserstoffe diffundieren hierbei bevorzugt durch das in allen Proben nachgewiesene organische Netzwerk. Die mehr wasserlöslichen, aromatischen Kohlenwasserstoffe migrieren durch das zumindest teilweise wassergesättigte Porensystem. Tektonische Klüte konnten als Migrationsbahnen eindeutig erkannt werden. Eine Migration über ein Kluftnetzwerk, das durch Überdruck infolge der Kohlenwasserstoffgenese entstand, wurde für die untersuchten Proben in seltenen Ausnahmefällen dann nachgewiesen, wenn ein völlig isolierter "Kerogenkorper" vorhanden war. Die Effizienz dieser Transportbahnen wird durch die Ausbildung von Kluftzementen stark reduziert. Beim Kerogennetzwerk kommt es im Katagenesestadium infolge Kerogenkonversion zu chemischen und geometrischen Modifikationen und Kompaktion. Die Kompaktion des mittragenden Kerogennetzwerkes ist ein wesentlicher Antriebsmechanismus für die primäre Migration und Expulsion der Kohlenwasserstoffphase. Somit kann die primäre Migration im wesentlichen als kompaktionsdruckgetriebene Kohlenwasserstoff-phasenmigration unter Mitwirkung einer Diffusion von gesättigten Kohlenwasserstoffen durch das Kerogennetzwerk angesehen werden.

Keyword(s): geochemical cycle ; geochemical migration ; geochemical prospecting ; geochemistry ; geochronology ; hydrocarbon ; migration ; organic chemistry ; organic geochemistry ; organic solvent ; diagenesis

1. Agrosphäre (ICG-4)